JPS62277263A - 磁気研磨用砥粒組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械部品などのハリ取りや表面仕上げを行うだ
めの磁気研磨用砥粒組成物に関するものであり、鉄と高
硬度材料を同一粒子中に複合してなる磁気研磨用複合砥
粒と特定の粒度を有する磁性材料である鉄粉を混合し、
研磨性能を署る一シ＜改善した磁気研磨用砥粒組成物を
提供するものである。

〔従来技術〕

最近、機械部品のパリ取りや表面仕上げの新しい技術と
して磁気研磨法と呼ばれる方法が開発され、注目を集め
ている（例えば進村武男“磁気研あ法”機能材料、　１
９８５年１月号、ｐＨ−２３）。

この方法では磁極間に被加工物と磁気に怒応する磁気研
磨材を入れると、磁気研磨材は磁場によってブラシの様
な拘束状態が生じ、被加工物表面に対して研磨圧力が働
く。この拘束状態の中で被加工物に回転や振動を与える
と、磁気ブラシと被加工物との間に相対運動が発生し、
磁気研磨材によって被加工物表面が研摩される。

ここで磁気研摩材とは、強磁性と高硬度の性質を併せ持
ったものであり、通常は磁性材料である鉄と、酸化アル
ミニウム（アルミナ）や炭化ケイ素などの研摩能力を持
つ高硬度材料を均一に混合又は前記磁性材料と高硬度材
料との混合物を成形後焼結するなどして複合した粒子（
以降複合砥粒と略記する）である。これら磁気研磨材の
うち、前者の例えば鉄粉とアルミナ粉を単純に混合した
混合物では、磁気研に開始後磁界中にアルミナ粒子を保
持することが困難で、鉄粉とアルミナ粉の分離が生じ、
安定した研摩ができなくなるので、後者の焼結晶のよう
な鉄と高硬度材料が強固に結合した複合砥粒が磁気研摩
材としては好ましいと考えられる。

これまで複合砥粒の作り方としては、前記磁性材料の鉄
粉と高硬度材料の微粉を混合・加圧成形後雰囲気炉で焼
結する方法、金属合金（例えばＡｌ　−３ｉ　　Ｆｅ）
を内部窒化する方法、金属合金と炭素の融解物から炭化
物を生成させる方法、あるいは、磁性金属酸化物と高硬
度材料金属（例えばＡｌ、Ｔｉあるいはそれらの混合物
）との粉末を混合、成形した後、自己の固相発熱反応を
利用して、反応開始に必要な熱だけを一端に与えれば、
順次層状に反応が進行する固相発熱反応法（特願昭６０
−９１１９７号）などが開発されている。いずれの方法
でも生成された複合固体生成物は、適当な粒度に粉砕し
て磁気研磨用複合砥粒としている。これらの方法のうち
、加圧成形後焼結する方法は高価な焼結炉が必要であり
、また焼結によってできた複合物を所定の粒度まで粉砕
するのに多大な労力を要する。比較的低温あるいは短時
間の焼結で製造した複合物では、粉砕は比較的容易であ
るが、鉄と高硬度材料との結合が弱く、粉砕中あるいは
研磨機の使用開始後短時間で鉄と高硬度材料の分離を生
じてしまう。金属の内部窒化による方法、あるいは融解
物から作る方法は、いずれも高価な装置を用いるにもか
かわらず、生産性は低く経済的な方法ではない。

一方、固相発熱反応法は、自己の固相発熱反応を利用す
る方法で、原料粉体の混合物を成形し、反応開始に必要
な熱だけを一端に与えれば順次層状に反応が進行するの
で、反応によって鉄と高硬度材とが強固に結合されるた
め研削力や表面仕上げ性あるいは砥粒寿命等の優れた磁
気研磨用複合砥粒を製造できる。しかし、後述するよう
に、研磨圧力を高めるためには複合砥粒中の鉄の含有量
を大きくしなければならないが、そのたやには、原料粉
体混合物中の反応に関与しない鉄の含量を増やす必要が
あり、その結果、混合物単位量あたりの反応熱が減少し
てしまい、面相発熱反応が成立しなくなるために、固相
発熱反応法では複合砥粒中の鉄含有率を高めるには限界
がある。

磁気研磨法を用いて実際に被加工物表面を研磨するには
、被加工物の材質、研に前の表面状態、目的とする研磨
後の表面状態等に応じて適切な研磨条件を設定しなけれ
ばならない。一般に第１には被加工物材質より高硬度の
研磨材と強磁性体とから成り、しかも目的とする最終仕
上げ面を得るのに適した粒度の磁気・研摩用複合砥粒を
選択する。

次に第２には適切でかつ強い研に圧力が生じるように、
磁場の強さや、磁極と被加工物表面との隙間距離を調整
する。そして第３には、磁気ブラシと被加工物との間に
適切な相対運動を回転や振動によって与え、更に第４と
して、目的の最終仕上げ面を得るまでに必要な時間、研
磨をするという手段が講じられている。以上第１から第
４．の−磁気研磨条件は互いに関係し合い、磁気研磨法
の能力、効率、操作性、経済性等に影響しており、とり
わけ第１の磁気研磨砥粒の選択と、第２の適切でかつ強
い研磨圧力の発生は、第４の所定時間内で、しかも経済
的に到達できる最終仕上げ面の表面状態を決める上で重
要である。勿論筒３の相対運動の与え方も磁気研磨法の
能力や効率に影響するという意味で重要であるが、第１
及び第２の条件に比べれば第３及び第４の条件は主に研
磨時間の長短に関係する二次的なものと言える。

研磨性能の一次的な条件である研磨圧力の発生について
、その発生機構を定量的に解析することは非常に複雑で
ある。しかし、被加工物表面に接する磁気研磨用複合砥
粒が十分に小さくその砥粒群が一つの物質のように扱え
ると仮定すれば、被加工物表面を押しつける圧力（研磨
圧力）Ｐ　（Ｐａ）はここで、Ｂ：被加工物表面におけ
る磁束密度（Ｔ）μ。：真空の透磁率＝４πＸ　１０−
’　（Ｗｂ／ＡＴ−ｍ）μｒｍ：ｆｅＬ気研磨砥粒群の
比透磁率〔−〕（通常は、１〈μｒｍ＜４の範囲の値を
とる）の関係式で表わされることが知られている（例え
ば前出進村武男“磁気器あ法”機能材料、１９８５年１
月号ｐ、１ｌ−２３）。すなわち研磨圧力は磁気ブラシ
の磁束密度Ｂと比透磁率μｒｍによって変化するがμｒ
ｍはＢが大きくなるにつれて小さくなって１に漸近する
ため、Ｐは最大値をとるのが普通である。つまり強い磁
場を発生させて、研に圧力を大きくすることには一定の
限界があると言える。

また強い磁場を発生させるには巨大な磁界発生用電磁コ
イルやあるいは多量の電力を消費し、経済的とは言えな
い。

従って、適切でかつ強い研に圧力を得るには磁場を強め
て、磁気ブラシ内の磁束密度Ｂを高めることで、ある程
度可能であるとしても、それには前記したように限界が
あるので、上記関係式において、比透磁率μｒｍが急に
小さくならない比較的磁束密度Ｂの高い適当な範囲で、
比透磁率μｒｍの高い砥粒群があれば与える磁場の強さ
が同じであっても、より強い研磨圧力を発生することが
可能となる。他方、磁気研磨砥粒群の比透磁率μｒｍは
磁性研磨砥粒群の構成三要素である磁性材、高硬度材料
および空隙（空気）のそれぞれの透磁率によって与えら
れると同様に、拘束密度Ｂも磁性材と高硬度材料の混合
又は複合により研磨材粒子を作るときの磁性材の容積率
に関係するものとして与えられると考えられており　（
進村武男他昭和５９年度精密機械学会春季大会学術講演
会論文集第７７９頁〜第７８０頁参照）、これによれば
、高い比透磁率の砥粒群を作ることは磁束密度をも斉く
することになり、この面からもより強い研磨圧力を発生
することが可能となる。

比透磁率の高い磁気研磨砥粒群とは、それを構成する磁
性研暦材粒子−個−個の比透磁率が高くなることを意味
するが、これを実現するためには、それが混合粒子であ
ろうと複合粒子であろうと磁性研暦材粒子−個中の鉄含
有率を窩くすることに他ならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は磁気研磨法による前記数多くの研磨条件のなか
で、強い磁場によらずに弱い磁場で研磨性能を改善する
ことのできる１次的な条件としての磁気研出材の選択の
問題に関する。

この場合、望ましい研磨材は前記したように、研出材を
構成する粒子−個一個の中の鉄含有率を高くすることに
他ならないが、従来研究が進められていた鉄粉とアルミ
ナ粉を単純に混合した混合砥粒では、比透磁率を高くす
るための鉄粉を任意の割合に簡単に混合することができ
るので、望ましい研磨材を直ちに供給できるように思わ
れるが、本発明者等が確認したところによれば、この単
純混合砥粒では、研磨中に磁界の中でアルミナ粉と鉄粉
との分離が起り、アルミナ粒子を磁界中に保持すること
が困難なため貧弱な研あ性能しか得られていない。従っ
て本発明では従来の単純混合砥粒については本発明の対
象とはしないものとする。

代りに鉄と種々の高硬度材料を適当な手段で強固に一体
に結合させた複合砥粒を対象とすることにする。

本発明者等は固相発熱反応によって得られる鉄とアルミ
ナから成る複合砥粒を先に提案した（特願昭６０−９１
１９７号参照）。この方法によれば、原料粉体の混合物
を成形し、反応開始に必要な熱だけを一端に与えれば、
順次層状に反応が進行し、外部から加熱する必要がなく
装置は簡便であり、反応により強固な結合ができている
割には生成物は多孔質であり、これを所定粒度に粉砕す
るのは比較的容易であるなど、最も経済的に高性能な複
合砥粒を得る方法と言うことができる。しかしながら、
前述のように複合砥粒中の鉄含有率を高めるためには固
相発熱反応が成立するための限度があるばかりでなく、
複合砥粒中の鉄含有率を高くして行くと砥粒中の高硬度
材料の含有率がその背低下することになり、総合的な研
磨性能では期待するほどには向上しないという問題もあ
る。本発明ではこのような複合砥粒単独では解決できな
い鉄含有率増加の限度を超えて鉄含有率を増加させた磁
気研磨用砥粒組成物を提供することを目的とする。

一般に、磁気研磨材による研磨性能は、設定される被加
工物の材質や研磨装置などの研磨条件との関係において
、研削力、表面仕上げ性および砥粒寿命の３点で評価す
ることができる。ところが研削力が大きい研必材は往々
にして研に表面に疵や、凹凸を作るなど表面仕上げ性を
悪くすることがあり、研磨性能は少なくとも研削力と表
面仕上げ性の２点を併せて評価する必要がある。例えば
、鉄・アルミナ複合砥粒では砥粒の粒子径が大きいもの
の方が研削力は大きいが、表面仕上げ性が悪い。逆に粒
子径が小さいと表面の仕上がりは良いが、研削力が劣る
傾向がある。本発明では、表面仕上げ性の良い粒子径の
小さい複合砥粒による砥粒組成物の研削力の向上を図る
ことを他の目的とする。

さらに、磁気研磨法によれば被加工物が炭素鋼などの磁
性体であろうと、アルミニウム、真鍮、不銹鋼などの非
磁性体であろうとに拘らず、磁界の作用を受けた磁気研
磨材が被加工物表面に押しつけられ、研磨されることは
知られているが、被加工物が非磁性体の場合には被加工
物自身が磁気誘導されることがないので、磁気ブラシの
磁束密度が、磁性体を被加工物とする場合に比して、大
巾に低下することになり、研磨能力の改善が望まれてお
り、この面での研削性能の向上も本発明の目的である。

このように本発明は、複合砥粒の鉄含有率の限度を超え
て単に研削力を向上させるために磁性材料である鉄粉を
混合することを目的とするばかりでなく、弱い磁場や非
磁性体のような研磨性能の低い被加工物に対しても、強
い磁場を作る磁気発生装置への設備費用を低減する砥粒
側での改善を目的とし、研削力の向上ばかりでなく表面
の仕上がりの良い砥粒組成物を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、磁性材料である鉄と高硬度材料を同−粒子内
で複合した砥粒に、比誘電率を増大させる考え方に基づ
いて、磁性材料である適当な粒子径を有する鉄粉を混合
して磁気研摩したところ、複合砥粒単独の場合よりも研
磨性能が著しく向上することを見出し、本発明に到達し
たものである。

本発明は、鉄と高硬度材料を同一粒子中に複合してなる
鉄含有率が２０〜８０重景％で且つ粒子径が４００μｍ
以下の磁気研磨用複合砥粒と粒子径が３００μｍ以下の
鉄粉とを混合して成る鉄含有率が８０〜９５重量％の磁
気研磨用砥粒組成物に関する。

（本発明に使用する複合砥粒） 本発明の磁気研磨用砥粒組成物に供する複合砥粒として
は、磁性材料である鉄と高硬度材料を同−粒子内で強固
に結合したものであれば、従来開発されたいかなる製造
法によって得られる複合砥粒であってもよい。すなわち
、前述の焼結法または固相発熱反応法いずれの製造方法
によって得られたものも使用することができる。しかし
ながら、固相発熱反応法によるものの方が、自己発熱反
応で外部から加熱する必要がないために装置が簡便であ
り、強固な結合もできる割には粉砕も容易であるなど１
、焼結法より経済的且つ高性能で本る点で望ましいもの
である。

固ｆ目発だ・反応で得られる磁気研磨用複合砥粒として
は、本発明と同一出願人による特許出願特願昭６０−９
１１９７号によって製造されたアルミナ・鉄系のものに
限らず、複合砥粒中で高硬度成分を形成するものとして
、アルミナ、炭化ケイ素や炭化チタン等の炭化物あるい
は２ホウ化チタン等のホウ化物、更にはホウ化チッ素の
ようなチッ化物の中から選ばれる少なくとも１種を含有
する鉄との複合砥粒も例示することができる。

（複合砥粒中の鉄含有率） 固相発熱反応による複合砥粒中の鉄含有率は２０〜８０
重量％、特に４０〜７０重量％であることが望ましい。

鉄含有率が８０重量％を超えることは、前記したように
固相発熱反応が成立しなくなる限度であり容易には得ら
れない。又鉄含有率の高い複合砥粒は確かに研磨圧力は
大きくなるが、研磨に直接関与する高硬度材料そのもの
の含有率が少なくなり研磨量が減少するために望ましく
ない。

一方、固相発熱反応によるか、焼結によるものかにかか
わらず２０重量％以下のものは、比透磁率が小さくなり
、磁気研磨性能が劣るばかりでなく、これを適当な粒度
の鉄粉と混合して本発明の砥粒組成物として研磨機に使
用した場合には、鉄粉との比透磁率の差が大きいため研
磨中に鉄粉と複合砥粒とが分離するので好ましくない。

一方、複合砥粒中の鉄含有率を高めても、必ずしも研磨
性能は向上せず５０〜８０重景％の鉄含有率範囲ではあ
まり大差ない。これは前述した様に砥粒の比透磁率が上
っても逆に研削材の比率が低下することと、砥粒組成物
に見られるような磁場の不均一化による被加工物表面に
おける砥粒の更新が起こりに（いからであろう。このた
め、焼結晶についても、複合砥粒の鉄含有率は８０重量
％以下のものを用いる。

砥粒組成物は鉄の含有率が元の複合砥粒より高くなった
分だけ被透磁率が上昇している。従って磁気研磨装置の
磁気回路に対する負荷を変えた時の研磨性能についてみ
ると、同じ負荷では明かに複合砥粒より研削力が上昇し
、しかも１００ＯＧ（０，ＩＴ）程度の弱い磁場でも研
磨が可能である一方、容易に磁気飽和もしなくなる。こ
の時の表面仕上げ性も特に悪くなることはなく、従って
複合砥粒単独に比して磁気回路の負荷を低減でき、これ
により装置のコンパクト化が図られる他、磁気研磨法の
効率や操作性が更に向上される。

試験の結果によれば、複合砥粒中の鉄含有率については
、上記のように研磨性能に対して鉄含有率を高めても効
果が変らない範囲ではあるが、研磨量と表面仕上げ性の
関係で良い結果が得られるものとして４０〜７０重量％
が好ましい。

（複合砥粒の粒度） 複合砥粒単独による磁気研磨では、例えばアルミナ・鉄
系複合砥粒の場合、研磨量は粒子径が大きくなる程、増
大する。しかしながら複合砥粒の製法、種類にかかわら
ず、粒子径が４００μｍ以上になると、被加工物の表面
仕上げ性が悪くなるので、所望の仕上げ表面の粗さによ
っては、研磨量（研削力）の大きな大粒径の砥粒を使う
ことができない場合がある。仕上げ表面粗さを０．１μ
ｍ以下とするような場合には１０μｍ以下の粒径を有す
る砥粒を用いなければ到達困難という炭素鋼の研り試験
の結果あるいは真鍮の場合には７０μｍ以下でなければ
ならないという研磨試験の結果があるが、このような小
粒径の砥粒を使用することは研ｒ！Ｘｊ量が少ないため
、必要な研磨をするのに長時間を要することになる。従
って、求められる仕上げ表面粗さと効率のよい研摩との
兼合いから粒径を選択することになる。

（砥粒組成物に使用する鉄粉） 砥粒組成物に供する鉄粉は、３００μｍ以下、望ましく
は１０〜１５０μｍの粒度のものを使用する。この範囲
のものが好ましい理由は、市販品として容易に入手でき
ること、３００μｍ以上では、鉄粉そのものの研削力が
顕著になり、被加工物の表面を荒してしまうからであり
、他方粒子径があまり小さくなると、被加工物表面と該
小粒径の鉄粉が掩うようになり、該加工表面における研
磨作用の基本となる複合砥粒の更新を■害するようにな
るからである。従って必要があれば、一定の複合砥粒の
粒度の下で、比較的器１１ｔを多くしたい時には大きい
粒径の鉄粉を使用し、逆に比較的表面粗さを小さくした
い時には小さい粒径の鉄粉を使用すればよい。

（砥粒組成物の製法及び最ｉ！１鉄含有率）本発明の磁
気研磨用砥粒組成物は前述の磁気研摩用複合砥粒と前述
の鉄粉とを所定の比率で慣用の粉体温合機、例えば■型
ブレンダー、羽根ブレンダーまたは回転ミキサーなどを
用いて均一に混合することによって容易に製造すること
ができる。

砥粒組成物中の鉄含有率は８０〜９８重景％、特に８５
〜９５重量％であることが望ましい。研磨量並びに表面
粗さの点から、８０重量％以上で顕著な効果があり、９
８重重量を越えると複合砥粒が少なくなりすぎて、研磨
の効果がほとんどない。８５〜９５重量％の範囲では研
磨性能の向上が特に著しい。砥粒組成物を得るために供
する複合砥粒は前記したとおり、望ましい鉄含有率が４
０〜７０重景％であり、該複合砥粒は鉄粉と混合された
後も、砥粒組成物中で実質的な研磨に寄与するものであ
るから、研磨の目的によって、研磨性能の最も好適な鉄
含有率と粒度を存する複合砥粒を選んで、鉄粉と混合す
るようにする。

（磁気研磨性能評価） 磁気研磨用砥粒組成物の磁気研磨性能は、研削力、表面
仕上げ性、寿命の３点によって評価される。研削力の評
価は一定の被加工物を一定条件で研摩した時の被加工物
の重量減少あるいは寸法減少を測定して行なわれる。表
面仕上げ性は一定条件の研磨前後における被加工物の表
面状態を測定して評価される。

本発明の磁気研磨用低粒組成物による磁気研磨での研削
力及び表面仕上げ性を調べるための研摩テスト条件は研
９ｍとして、東ブエムエソクス社ＴＭＸＩＯＩ型機の磁
気研磨装置を用い、被加工物とシテは炭素ｍ　（Ｓ（ニ
ー４１）　、不銹Ｅ　（ＳＩＪＳ３０４）　。

真鍮、アルミニウムなどの各材質の直径１２重■。

長さ４５龍の丸棒を使用し、両磁極の間に丸棒と磁極の
間の隙間が１．５鶴となるように配置し、丸棒を長さ方
向の中心軸の周りに外周速度が５７ｍ／ｍｉｎとなるよ
うに回転すると共に該軸方向に振幅１１ｍ、振動数８０
０サイクル／分の振動を与え、磁極間磁束密度が０．１
〜１．５７（磁極間に何も無い状態の時の値）の範囲で
、研磨時間０．２５〜１０分の間で丸棒の側表面を研磨
する。研磨に用いる砥粒組成物の量は２０ｇで、更に潤
滑剤として研摩機メーカーの提供する特定の油を０．６
ｇ添加する。

研削力は被加工物の重量変化（研摩量）を測定して評価
する。表面仕上げ性は被加工物表面の表面粗さとして最
大高さＲｍａｘを触針式表面粗さ計（小板研究所５Ｅ−
４Ｃ，型）を用いて測定、評価した。

寿命に関するテストは実装置では困難であり、砥粒組成
物を小型ステンレスボールミル（内径１００　ａｍφ、
長さ１００鶴、ステンレス製ポール１０鳳議φ×３０ケ
）に入れ、４８時間１２０ｒｐｍで処理した後、磁気研
磨によって研削力及び表面仕上げ性を測定し、どの位低
下したかを見る方法をとった。

（作　用） 砥粒組成物中の鉄含有率を鉄粉の混合により増加して行
くと、砥粒粒子群としての比透磁率が上昇し、磁気ブラ
シ内により大きい磁気密度が発生するので、より大きな
研摩圧力が発生することになる。これにより被加工物の
研摩量を増加することができる。更に磁気ブラシ内に比
透磁率の異なる鉄粉と複合砥粒の２種類の粒子が存在す
ることで、磁場が時間的、空間的に不均一化し、被加工
物表面における複合砥粒の更新が頻繁に起こることによ
り、著しい研磨性能の向上が図られる。就中、鉄含有率
が８０〜９８重量％の範囲ではこの研摩量の増加が著し
く極大値を示すことは驚くべきことであった。

しかも鉄粉の粒度が一定ならば、混合する複合砥粒の粒
度が小さな４４μｍ以下のものについて研磨量の増加の
度合いがより顕著であり、表面仕上げ性が要求される場
合に特に有効な物ということができる。すなわち後の実
施例に示すように、最大表面粗さＲｍａｘ　ｆＪ＜Ｏ，
１μｍ以下が陽性される研磨では、市販の平均粒子径が
７０μｍ以下の鉄粉のほかに複合砥粒の粒度が１０μｍ
以下であることが必要であるが、砥粒組成物中の鉄含有
率が約８５〜９５重量％の範囲では、複合砥粒単独での
研磨量に比較して最大１０倍はどの研磨量が得られる。

この場合、表面仕上げ性は複合砥粒単独でも砥粒組成物
でも大巾な変化はなく、例えばＲｍａｘＯ，１μｍ以下
を達成できる複合砥粒であれば、その砥粒組成物も同一
研磨条件下ではＲｍａｘＯ０１μｍ以下を容易に達成で
きる。

また被加工物材質がＳＵＳ、真鍮、アルミニウムのよう
な非磁性体金属の場合でも、砥粒組成物は複合砥粒単独
に比して、特に鉄含有率８５〜９５−ｔ％の範囲で２〜
数倍の研削力を示し、しかも表面仕上げ性もＲｍａｘで
約１７３程度まで向上している。

以下に本発明の砥粒組成物について、種々の被加工物を
研磨した具体的な実施例を複合砥粒単独による研磨の実
施例との対比において詳細に説明する。

なお磁性材料である鉄粉と高硬度材料であるアルミナを
単純に混合した従来の単純混合砥粒の研磨性能について
、比較例Ａとして参考のために例示した。

〔実験例１〕　（磁性体および複合砥粒粒度別研磨試験
） 固相発熱反応によって製造した表２の複合砥粒の中、鉄
含有率が６５重量％の各粒度の複合砥粒（階２．１Ｉｈ
６．１１ｋＬｌ　Ｏ）と純鉄粉（川崎製鉄＠製）商品名
ＬＩＰ　−３００ＡＧ、純度９８重量％以上、平均粒子
計７０μｍ）を５１ステンレス製■型プレンダーにて混
合し、表１の混合組成と鉄含有率を有する砥粒組成物を
各１０００ｇ得た。■型ブレンダーの混合条件は２Ｑｒ
ｐｍ、１０分間とした。

このようにして調製した表１の各砥粒組成物について、
被加工物として炭素ｗ４（ＳＣ−４１）の丸棒（直径１
２１ｍ、長さ４５酊）を使用し、被加工物の研磨前の表
面粗さを予めＲｍａｘが表１に示した範囲にサンドベー
パーで調整した。研磨に供する砥粒組成物の量はすべて
２０ｇでこれに油０．６ｇを添加して用いた。更に磁界
の強さは５０ｏ。

ガウス（０，５Ｔ）、磁掻と被加工物との隙間距離１．
５ｎ、被加工物の回転周速度及び振動はそれぞれ５７ｍ
／ｍｉｎと振巾１．　ＯｍＸ　８００ｃ、ｐ、ｍとし加
工時間を２分の条件で研磨を行ない表１及び第１図と第
２図に示す研磨結果を得た。この結果より、砥粒組成物
中の鉄含有率が８０重量％以上で、研磨量、表面粗さ双
方の点で優れたものが得られることが判る。

また砥粒組成物番号７を前述の寿命の試験のとおり４８
時間ボールミル処理し、同様の研磨試験を行ったところ
研磨量は７２■、表面粗さはＲｍａｘ＝０．０８μｍで
大きな差はなかった。

また表１および第１図と第２図に示したように、複合砥
粒の粒度が大きくなると、複合砥粒と鉄粉を混合した時
の効果は、小粒径のものほど顕著ではないが、やはり同
様の効果がある。

〔比較実験例１〕　（実験例１の複合砥粒単独の研磨試
験） 固相発熱反応法によって製造した表−２に示す鉄含有率
を有するアルミナ・鉄系磁気研磨用複合砥粒をボールミ
ルで粉砕後、１０μｍ以下、４４μｍ以下および４４μ
ｍを超え１０５μｍ以下の３種の粒度に篩分した。表２
の１２箇の複合砥粒について実験例１と同じ方法及び条
件で磁気研磨試験を行ない表２及び第１図と第２図に示
す結果を得た。

上記実験例１及び比較実験例１の研磨試験の結果から第
１図に示されるように、鉄含有率が８０〜９８重量％の
砥粒組成物は、それに供した複合砥粒単独の場合よりも
、また単に複合砥粒中の鉄含有率を高めた場合よりも数
倍ないしｌＯ倍程度の研磨量の増加があり、しかも第２
図より表面仕上げ性も十分保証されている。特に、鉄含
有率が８５〜９５重量％の砥粒組成物においては、研磨
量が大きく、表面粗さが小さいという効果が著しい。

表　　　　１ 〔実験例２〕　（非磁性体の研磨試験）固相発熱反応法
によって実験例１で製造したアルミナ、鉄系の磁気研磨
用複合砥粒黒１０　（組成アルミナ／鉄＝３５／６５；
粒子系４４〜１０５μｍ）と純鉄粉（川崎製鉄側型、実
験例１と同じ）とから、実験例１と同じ方法によって表
３に示すような各種の鉄含有率を有する磁気研磨用砥粒
組成物を各１　ｋｇづつ用意した。

これら砥粒組成物の磁気研摩テストは研摩前の表面粗さ
を実験例１と同様の方法で、予め表３に示した表面の粗
さく　Ｒｍａｘ）の範囲に調整した非磁性体の非加工物
ステンレス（ＳＯＳ−３０４）　、真鍮及びアルミニウ
ムのそれぞれの丸棒（直径１２ｔｍ。

長さ４５１ｍの同一寸法）を用い、磁界の強さを１７０
００ガウス（１，７７）にした以外は、すべて実験例１
と同じ条件で研磨を行ない表３及び第３図と第４図に示
す結果を得た。

〔比較実験例２〕　（実験例２の複合砥粒単独の研磨試
験） 固相発熱反応法によって製造した表４に示す鉄含有率を
持ったアルミナ、鉄系磁気研磨用複合砥粒をボールミル
で粉砕後、篩分して粒度を４４μｍを超え１０５μｍ以
下に調整した４種類の複合砥粒患９〜１２について、実
験例２と同じ条件で磁気研磨試験を行ない表４及び第３
図と第４図に示す結果を得た。

上記実験例２及び比較実験例２の研磨試験の結果から、
第３図と第４図に示されるように、被加工物材質が磁気
研磨が難しいとされてきた非磁性体のステンレス（ＳＯ
３−３０４’）丸棒にあっては、砥粒組成物を使用すれ
ば、鉄含有率８０〜９８重量％、特に８５〜９５重量％
付近で顕著な研削力の上界が見られ、その結果、２分間
の加工時間であっても表面仕上げ性がＲｍａｘで０．２
μｍ以下のレベルまで達成できている。これに対して単
に複合砥粒中の鉄含有率を高めるだけでは研削力も劣り
、また表面粗さもＲｍａｘで０．８μｍ以下に達するこ
とはできなかった。

被加工物材質が研磨前表面粗さを予めサンドペーパーで
Ｒｍａｘ　＝１０．８〜１２．８μｍの範囲に調整した
真鍮の丸棒にあっては、単に複合砥粒中の鉄含有率を高
めただけでは研磨性能の向上はあまりないが、砥粒組成
物とすることによって、研削力あるいは表面仕上げ性が
著るしく向上し、例えばＲｍａｘが１０μｍ程度の粗面
が２分間の研磨で２μｍのＲｍａｘまでに仕上げること
ができる。

被加工物の材質が研磨前表面粗さを予めサンドペーパー
でＲｍａｘ　＝　７．９〜９．９μｍの範囲に調整した
アルミニウムの丸棒にあっては、単に複合砥粒中の鉄含
有率を高めただけでは研磨性能の向上はあまりないが、
砥粒組成物とすることによって研削力は２倍以上、表面
仕上げ性もＲｍａｘで１０μｍ程度の粗面が２分間でＲ
ｍａｘが０．２μｍまで仕上るなど研磨性能が著るしく
向上している。

〔実施例１〕　（焼結法複合砥粒を原料とする砥粒組成
物） 加圧成形後焼結する方法で製造されたアルミナ／鉄系磁
気研磨用複合砥粒１７（Ｍ−５，東洋研暦材工業■２組
成Ａ　Ａ　ｚ０３／Ｆｅ＝　２５　／　７５粒度３００
μｍ以下）４００ｇと川崎製鉄■製練鉄粉にＩＰ−３０
０４Ｇ６００ｇを各々計量し、５！ステンレス性■型ブ
レンダーにて２０ｒｐｍ、１０分間混合し、鉄含有量９
０−ｔ％の砥粒組成物３３を１０００　ｇを得た。

この砥粒組成物（３３）　２０　ｇについて、油を０．
６ｇ添加し、研磨前の表面粗さがＲｍａｘ　＝　２．１
８μｍのＳＫ材丸棒（１２φＸ４５ｍ）を被加工物とし
、その他は全て実験例１と同じ条件で磁気研磨テストを
行ない、研磨量６５可、表面粗さＲｍａｘ　〜０．１８
μｍであった。

〔比較例１〕 実施例１に使用した複合砥粒１７（Ｍ−５）単独につい
て被加工つの研磨前の表面粗さが２．１５μｍである以
外は全て実施例１と同じ条件で磁気研磨テストを行なっ
たが研磨量３４ｍｇ、表面粗さ０．２２μｍであった。

加圧成形後焼結して作られたアルミナ／鉄系複合砥粒に
おいても鉄粉と混ぜた砥粒組成物とすることによって研
削力は著しい上昇を示し、しかも表面仕上げ性も十分保
証されている。

〔実験例３〕　（炭化ケイ素／アルミナ／鉄複合砥粒を
原料とする砥粒組成物） 固相発熱反応法によって製造した炭化ケイ素／アルミナ
／鉄系磁気研磨用複合砥粒１８　（組成ＳｉＣ／Ａｊ２
ｚＯ＊／Ｆｅ＝　１３．４／　２１．６／　６５ｗｔ％
粒度４４μｍ以下）と川崎製鉄■製練鉄粉ＫＩＰ　−３
００ＡＧとから実験例１と同じ方法によって表５に示す
ような磁気研磨用砥粒組成物３４〜４３を各々１ｋｇず
つ用意した。

これら砥粒組成物の磁気研磨テストは研磨前の表面粗さ
をサンドペーパーによって予めＲｍａｘ　””３．０〜
３．２μｍの範囲に調整したＳＫ材の丸棒（１２φ×４
５０）を被加工物とし、磁極間の磁界の強さを８０００
ガウス（０，８Ｔ）にした以外は全て実験例１と同し条
件で研磨を行ない、表５及び第５閏と第６図に示す結果
を得た。

〔比較実験例３］ 実験例３で使用した炭化ケイ素／アルミナ／鉄系の磁気
研摩用複合砥粒１８について実験例３と全（同じ条件で
磁気研磨テストを行ない、研磨量５ｍｇ、表面粗さＲｍ
ａｘ　＝　１．５８　μｍという結果を得、これを第５
図と第６図に示した。

ＳｉＣ／Ａ　１　ｚｏｉ／Ｆｅ系の複合砥粒においても
鉄粉と混合して砥粒組成物とすることによって研削力の
著しい上昇が図かられ、更にＲｍａｘ＝３．０〜３．２
μｍの表面粗さが複合砥粒単独ではＲｍａｘ＝ｌ、５８
μｍにしか磨けなかったものが、砥粒組成物ではＲｍａ
ｘ　＝　Ｏ，ｌ　０μｍ以下になるほど表面仕上げ性も
著しく向上した。

〔実施例２〕　（炭化チタン／鉄複合砥粒を原料とする
砥粒組成物） 同相発熱反応法によって製造した炭化チタン／鉄系磁気
研磨用複合砥粒１９　（組成；　ＴｉＣ／Ｆｅ　＝　５
０１５０　ｗｔ％、粒度４４〜１０５μｍ）１００ｇと
川崎製鉄＠製練鉄粉ＫＩＰ−３００ＡＧ　９００　ｇを
各々計量し、５！製ステンレス’Ａ　Ｖ型ブレンダーに
て２０ｒｐｍ　、１０分間混合し鉄含有率９５−Ｌ％の
砥粒組成物４４を１０００　ｇ得た。

この砥粒組成物２０ｇについて油を０．６ｇ添加し、研
磨前の表面粗さがＲｍａｘ　＝　１９．１μｍである真
ちゅう製丸棒（１２φｘ４５ｕ）を被加工物とし、磁界
の強さを１７０００ガウス（１，７７）にした以外は全
て実験例１と同じ条件で磁気研磨テストを行ない研磨量
１５■、表面粗さ、Ｒｍａｘ　＝１．９μｍという結果
を得た。

〔比較例２〕 実施例２で使用した複合砥粒４４単独について被加工物
の研磨前の表面粗さがＲｍａｘ　＝　１８．２μｍであ
る以外は全て実施例２と同じ条件で磁気研磨テストを行
ない、研磨量９μｇ、表面粗さＲｍａｘ　＝　１１．８
μｍという結果を得た。

ＴｉＣ／Ｆｅ系複合砥粒で、非磁性体の被加工物に対し
ても鉄粉と混ぜた砥粒組成物とすることによって研磨性
能の著しい向上が図られた。

〔実施例３〕　（炭化チタン／アルミナ／鉄複合砥粒を
原料とする砥粒組成物） 同相発熱反応法によって製造した炭化チタン／アルミナ
／鉄系磁気研暦用複合砥粒２０　（組成ＴｉＣ／Ａ　ｌ
　ｚｏｚ／Ｆｅ　＝　１３．４／２１．６／６５、粒度
１０５〜２５０μｍ）２００ｇと川崎製鉄■製練鉄粉Ｋ
ＩＰ−３００ＡＧ　８００　ｇを各々計量し、５１ステ
ンレス製■型ブレンダーにて２Ｑｒｐｍ、１０分間混合
し鉄含有率９３−Ｌ％の砥粒組成物４５を１０００　ｇ
得た。

この砥粒組成物、２０ｇについて油を０．６ｇ添加し、
研磨前の表面粗さがＲｍａｘ＝８．５μｍであるアルミ
ニウム製丸棒（１２φＸ４３ｍｍ）を被加工物とし、実
施例２と全く同じ条件で磁気研磨テストを行ない、研磨
量３４■、表面粗さＲｍａｘ　＝０．１７μｍという結
果を得た。

〔比較例３〕 実施例〔３〕で使用した複合砥粒４５、単独について被
加工物の研磨前の表面粗さがＲｍａｘ　＝８．４μｍで
ある以外は全て実施例３と同じ条件で磁気研磨テストを
行ない、研磨量２５ｍｇ、表面粗さＲｍａｘ　＝　０．
２８μｍであり、砥粒組成物より研磨性能が劣っていた
。

〔実施例４〕　にホウ化チタン／鉄複合砥粒を原料とす
る砥粒組成物） 固相発熱反応法によって製造したニホウ化チタン／鉄系
磁気研磨用複合砥粒２１　（組成ＴｉＢ□／Ｆｅ＝５０
１５０　、粒度４４μｍ以下、２００ｇと川崎製鉄■製
練鉄粉にＩＰ−３００ＡＧ　８００　ｇを各々計量し、
５１ステンレス製Ｖ型ブレンダーにて２Ｑｒｐｍ。

５分間混合し、鉄含有率９０ｗｔ％の砥粒組成物４６を
、１０００　ｇ得た。

この砥粒組成物２０ｇについて油を０．６ｇ添加し、研
磨前の表面粗さがＲｍａｘ　＝　２．５７μｍであるＳ
Ｋ材丸棒（１２φＸ４５ｎ）を被加工物として実験例１
と全く同じ条件で磁気研磨テストを行ない、研磨量１０
２ｍｇ、表面粗さＲｍａｘ　＝　０．０７μｍという結
果を得た。

〔比較例４〕 実施例〔４〕で使用した複合砥粒２１単独について被加
工物の研磨前の表面粗さがＲ＋ｍａｘ　＝　２．６１μ
ｍである以外は全て実施例４と同じ条件で磁気研摩テス
トを行ない、研磨量１４■、表面粗さＲｍａｘ　＝　０
．２４μｍという結果であり、砥粒組成物より研磨性能
が劣っていた。

比較例Ａ（単純混合砥粒） 住友アルミニウム製錬■製アルミナＡＭ−２８（平均径
１２μｍ）と昭和電工■製鉄粉アトミロンＡＦＰ２５Ｍ
　（平均径１０μｍ）を固相混合して得た表６に示すＡ
　ｌ　、０．／Ｆｅ混合品１〜９、各々２０ｇについて
油を９％にした以外は全て実験例１と同じ方法及び条件
で磁気研磨テストを行ない表６及び図１に示す結果を得
た。

鉄含有量７０ｗｔ％以上について少しばかりの研ｆ９１
を示しているが、磁界中にアルミナを保持するのが困難
で、表面粗さの改善程度は極めて不満足である。またこ
の比較例では油を９％としたがこれは実験例１と同じ３
％ではＡ　１２０．粒子が磁界の中に安定に保持されず
、研磨が行なえなかったためである。Ａ　ｌ　、０．粒
子を磁界の中に保持するためには約８％以上の油の添加
が必要であった。

（発明の効果） 本発明の磁気研磨用砥粒組成物を使用すれば、前記の作
用を有するため過大な磁気回路を必要としないため、研
磨装置が小型で済むことになり、また表面仕上げ性を高
める要請に対して小粒径の砥粒が必要とされるが、これ
による研削力の低下に対し特に研削力の向上が著るしく
なおかつ表面仕上げ性もｔＭわれないので極めて効果的
な研摩が可能となる。加えて被加工物の材質が非磁性体
の場合の研摩性能の改善が著るしく効率的な研磨が可能
となる。

本発明の砥粒組成物は、従来手作業で行われていた。時
計の枠、ミシン部品、ボールバルブ、制御弁シャフトな
どの機械部品のパリ取り、表面仕上げを磁気研磨法に自
動化する上で極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、炭素拙丸棒に対する砥粒組成物中複
合砥粒の粒子径の差による鉄含有率側研磨性能を示す。 第３図と第４図は、非磁性材丸棒に対する砥粒組成物中
の複合砥粒の粒径一定条件下の鉄含有率側研磨性能を示
す。 第５図と第６図は固相発熱反応によって製造された炭化
ケイ素・アルミナ・鉄複合砥粒を原料とする砥粒組成物
の炭素鋼丸棒に対する研磨性能を示す。 特　許　出　願　人　　呉羽化学工業株式会社第１図 ４＆含／ｌｒ手ｗｔ％ 第２図 鉄合凍ｉｉＬｗｔ％ 第３図 鉄含有ギｗｔｏ／。 第４図 鉄　舎清不ｗｔ％ 第５図 Δに収雑銀戊カ ０獣聰拉１８訪 鉄含肩年ｗｊ％

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄と高硬度材料を同一粒子中に複合してなる鉄含
   有率が２０〜８０重量％で、且つ粒子径が４００μｍ以
   下の磁気研磨用複合砥粒と、粒子径が３００μｍ以下の
   鉄粉とを混合して成る鉄含有率が８０〜９８重量％の磁
   気研磨用砥粒組成物。
2. （２）磁気研磨用複合砥粒が、酸化鉄とアルミニウムと
   の固相発熱反応によって得られた鉄含有率が４０〜７０
   重量％で且つ粒子径が１０５μｍ以下である特許請求の
   範囲第１項記載の磁気研磨用砥粒組成物。
3. （３）磁気研磨用複合砥粒が、アルミナ粒子と鉄粉とを
   混合、加圧成形後焼結したものである特許請求の範囲第
   １項記載の磁気研磨用砥粒組成物。
4. （４）磁気研磨用複合砥粒が、固相発熱反応法によって
   得られた炭化ケイ素／アルミナ／鉄系、炭化チタン／鉄
   系、炭化チタン／アルミナ／鉄系および二ホウ化チタン
   ／鉄系のものである特許請求の範囲第１項記載の磁気研
   磨用砥粒組成物。
5. （５）磁気研磨用複合砥粒組成物の鉄含有率が８５〜９
   ５重量％である特許請求の範囲第１項記載の磁気研磨用
   砥粒組成物。
6. （６）磁気研磨用複合砥粒が酸化鉄とアルミニウムとの
   固相発熱反応によって得られた鉄含有率が４０〜７０重
   量％で且つ粒子径が１０μｍ以下のものであり、鉄粉の
   平均粒子径が７０μｍ以下である特許請求の範囲第５項
   記載の磁気研磨用砥粒組成物。